基于阻抗測試的微電極陣列電鍍裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于阻抗測試的微電極陣列電鍍裝置。該裝置包括電源、待電鍍傳感芯片組件和阻抗測試系統(tǒng)。待電鍍傳感芯片組件包括腔體，腔體中部有能容納離子液體的腔室，腔室中間有兩根對稱放置的豎直電極，豎直電極浸于腔室中的離子液體內(nèi)但不接觸腔底，電極分別為鉑電極和銀-氯化銀電極，腔室底部是一個固設與腔體中的傳感芯片；傳感芯片包括硅基底，一組在腔室內(nèi)硅基底上的電極陣列以及兩個在腔室外硅基底上的接點，其中一接點與電源相連，另一接點與所述一個阻抗測量系統(tǒng)連接。本實用新型能提高電鍍后微電極陣列阻抗檢測的信噪比，細胞—電極耦合的有效性以及后期實驗的重復率，降低實際實驗的時間成本并優(yōu)化微電極尺度及形狀的設計。
【專利說明】基于阻抗測試的微電極陣列電鍍裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于表面處理領(lǐng)域，涉及一種基于阻抗測試的微電極陣列電鍍裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]生物阻抗測試技術(shù)的問世將近已有一個世紀，被廣泛用來研究細胞和組織內(nèi)的電化學過程，因此具有監(jiān)測細胞生理變化的能力。從電阻抗成像，組織成分及活性分析，皮膚健康診斷到細胞懸液的研究，都已有很多前人的研究。這種技術(shù)的原理是在絕緣基底上加工微電極或微電極陣列，并在基底上進行細胞培養(yǎng)，當在微電極上施加微弱的交流電信號時，由于細胞的絕緣性質(zhì)，其會對電場造成一定的阻礙作用，微電極通過對這種阻礙作用(阻抗)的測量，可以間接測量細胞的生物學行為。隨著近幾十年的微制造技術(shù)的興起，該技術(shù)結(jié)合微傳感器開始被大量運用于細胞相關(guān)的生物實驗。
[0003]微傳感器是一種基于半導體工藝技術(shù)的新一代傳感器器件，它應用新的工作機制和物化效應，采用與標準半導體工藝兼容的材料，用微細加工技術(shù)制備的。微電極是微傳感器的核心部件，可視為研究生物分子或生物分子間電荷傳遞行為的較為理想的平臺。微陣列電極是由多個微電極并聯(lián)組成，采用微電極陣列，既可以在保持單個微電極優(yōu)異性能的同時通過并聯(lián)的電極放大檢測信號，又可以通過增加傳感器的冗余來提高總的測量的可靠性。最先將阻抗檢測技術(shù)運用到平面微電極監(jiān)測細胞形態(tài)變化的是兩位先驅(qū)=Giaever和Keese。他們發(fā)明的細胞阻抗傳感器能夠?qū)崟r，無損，無標記地檢測細胞阻抗。隨著科技的發(fā)展，微電極陣列以其快速的時間響應常數(shù)，較小的極化電流，較高的傳質(zhì)速度等優(yōu)點在生物醫(yī)學、電化學、分析化學等領(lǐng)域引起了越來越多研究者的重視。
[0004]然而，目前商品化電極電鍍的并不多，主要是由于電鍍后的微器件表面往往會出現(xiàn)沉積厚度不均和針孔、麻點等缺陷，直接影響成型微器件的表面質(zhì)量、復制精度和力學性能，并限制了其應用范圍。因此，評估沉積層電鍍程度的好壞，改善沉積層厚度的均勻性，提升微電極的靈敏度，是電鍍微電極亟需解決的一項重要研究課題。尤其是對高通量多通道的分析實驗，不同形狀、不同尺度的微電極電鍍的差異性會導致在相同測試條件下微電極體阻抗的不同，使得后續(xù)的生物測試不具有可比性。而目前對于電極表面處理的效果還沒有較直觀的理論仿真測試，國內(nèi)外關(guān)于評估微電極表面電鍍均勻性的報道也相對較少，只能采用電化學方法、光譜法、波譜法、QCM和顯微學等實驗方法等進行間接測試和直接觀察。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種基于阻抗測試的微電極陣列電鍍裝置。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]本實用新型包括電源、待電鍍傳感芯片組件和一個阻抗測試系統(tǒng)。所述待電鍍傳感芯片組件包括腔體，腔體中部有能容納離子液體的腔室，腔室中間有兩根對稱放置的豎直電極，豎直電極浸于腔室中的離子液體內(nèi)但不接觸腔底，電極分別為鉬電極和銀-氯化銀電極，腔室底部是一個固設與腔體中的傳感芯片；傳感芯片包括硅基底，一組在腔室內(nèi)硅基底上的電極陣列以及兩個在腔室外硅基底上的第一接點、第二接點，其中第一接點與電源相連，可通過三電極法進行電極陣列的表面電鍍處理，第二接點與所述一個阻抗測試系統(tǒng)連接，可通過電化學方法研究電極電鍍前后表面體阻抗的變化。所述阻抗測試系統(tǒng)包括計算機以及阻抗分析儀或電化學工作站。
[0008]所述電源為數(shù)控單/雙脈沖電鍍電源；電鍍電源分別連接鉬電極、銀-氯化銀電極、第一接點；在電鍍時鉬電極和銀-氯化銀電極分別作為對電極和參比電極，通過第一接點與芯片上的電極陣列構(gòu)成三電極體系。
[0009]所述傳感芯片為細胞阻抗傳感電極芯片；傳感芯片電極設計為叉指型細胞電阻抗電極陣列或圓盤形ECIS電極陣列或同時包括IDA電極陣列和圓盤形ECIS電極陣列。
[0010]本實用新型的有益效果在于:本實用新型可實現(xiàn)對微電極陣列的表面電鍍效果的評估。該裝置可快速優(yōu)選出符合要求的微電極類型進行高通量的電鍍處理，可提高后期實驗微電極阻抗檢測的信噪比，細胞一電極耦合的有效性以及實驗重復率，降低實際試驗的時間成本，并優(yōu)化微電極的設計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型新結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0013]圖1是評估裝置的結(jié)構(gòu)圖。參照圖1，本實用新型的一種基于阻抗測試的微電極陣列表面電鍍裝置，包括電源1、待電鍍傳感芯片組件2和一個阻抗測試系統(tǒng)3。待電鍍傳感芯片組件2包括腔體4，腔體4中部有能容納離子液體的腔室5，腔室5中間有兩根對稱放置的豎直電極6,豎直電極6浸于腔室5中的離子液體內(nèi)但不接觸腔底，電極6包括鉬電極6.1和銀-氯化銀電極6.2，腔室5底部是一個固設于腔體中的傳感芯片7 ;傳感芯片包括硅基底8，一組在腔室5內(nèi)硅基底8上的電極陣列9，在腔室5外硅基底8上的兩個接點
10.1,10.2，接點10.1與電源I相連，可通過三電極法進行電極陣列9的表面電鍍處理，接點10.2與所述一個阻抗測試系統(tǒng)3連接，可通過電化學方法研究電極電鍍前后表面體阻抗的變化。阻抗測試系統(tǒng)包括計算機3.1以及阻抗分析儀或電化學工作站3.2。
[0014]電源I為數(shù)控單/雙脈沖電鍍電源。脈沖電鍍與直流電鍍相比，脈沖電渡能夠提高陰極電流密度，降低濃差極化；消除氫脆，改善鍍層的物理性能；減少添加劑的使用，得到純度更高的鍍層，使鍍層結(jié)晶更加細致，均勾光亮；提高鍍層的初性和耐磨性；還有利于節(jié)約貴金屬，獲得成分穩(wěn)定的合金電鍍層。電鍍電源I分別連接鉬電極6.1，銀-氯化銀電極6.2和接點10.1。在電鍍時鉬電極6.1和銀-氯化銀電極6.2分別作為對電極和參比電極，通過接點10.1與傳感芯片上的電極陣列9構(gòu)成三電極體系。
[0015]傳感芯片為細胞阻抗傳感(ElectricCell一substrate Impedance Sensing,ECIS)電極芯片7。指在玻璃或硅基底上，用微電子加工技術(shù)將Au、Ir或Pt等金屬沉積其上形成電極和引線，采用鈍化層保護引線，在電極上暴露接觸位點，傳輸并記錄細胞貼附形態(tài)、遷移速率等參數(shù)的細胞傳感芯片。傳感芯片電極可設計為叉指型細胞電阻抗電極陣列(Interdigitated array, IDA)或圓盤形ECIS電極陣列，或同時包括IDA電極陣列和圓盤形ECIS電極陣列。
[0016]電化學方法包括交流阻抗法或循環(huán)伏安法，其電信號是一種頻率的交流信號或多種頻率交流信號。
【權(quán)利要求】
1.基于阻抗測試的微電極陣列電鍍裝置，包括電源(I)、待電鍍傳感芯片組件⑵和一個阻抗測試系統(tǒng)(3)，其特征在于:所述待電鍍傳感芯片組件(2)包括腔體(4)，腔體(4)中部有能容納離子液體的腔室(5)，腔室(5)中間有兩根對稱放置的豎直電極(6)，豎直電極(6)浸于腔室(5)中的離子液體內(nèi)但不接觸腔底，豎直電極(6)為鉬電極(6.1)和銀-氯化銀電極(6.2)，腔室(5)底部是一個固設于腔體中的傳感芯片(7);傳感芯片包括硅基底(8)，一組在腔室(5)內(nèi)硅基底(8)上的電極陣列(9)，兩個在腔室外硅基底(8)上的第一接點(10.1)、第二接點(10.2)，第一接點(10.1)與電源(I)相連，可通過三電極法進行電極陣列(9)的表面電鍍處理，第二接點(10.2)與所述一個阻抗測試系統(tǒng)連接，可通過電化學方法研究電極電鍍前后表面體阻抗的變化；所述阻抗測試系統(tǒng)(3)，包括計算機(3.1)以及阻抗分析儀或電化學工作站(3.2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電極陣列電鍍裝置，其特征在于:電源為數(shù)控單/雙脈沖電鍍電源；電鍍電源分別連接鉬電極(6.1)、銀-氯化銀電極(6.2)、第一接點(10.1);在電鍍時鉬電極(6.1)和銀-氯化銀電極(6.2)分別作為對電極和參比電極，通過第一接點(10.1)與芯片上的電極陣列(9)構(gòu)成三電極體系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電極陣列電鍍裝置，其特征在于:所述傳感芯片(7)為細胞阻抗傳感電極芯片；傳感芯片電極設計為叉指型細胞電阻抗電極陣列或圓盤形ECIS電極陣列或同時包括IDA電極陣列和 圓盤形ECIS電極陣列。
【文檔編號】C25D21/00GK203923432SQ201420154697
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】徐瑩, 胡正添 申請人:杭州電子科技大學